ZA ÍZENÍ PRO VÝROBU KRUHOVÉHO FILTRU DEVICE FOR THE PRODUCTION OF CIRCUAL FILTER
JOSEF VAŠATA
Rozsah práce:
Po et stran……….37 Po et obrázk ……34 Po et tabulek…….1 Po et p íloh……...14
2013
2
Katedra textilních a jednoú elových stroj Studijní rok 2012/2013
ZADÁNÍ BAKALÁ SKÉ PRÁCE
Jméno a p íjmení Vašata Josef Studijní program B 2341 Strojírenství Obor 2302 R022 Stroje a za ízení
Zam ení Stavba stroj
Ve smyslu zákona . 111/1998 Sb. O vysokých školách se Vám ur uje bakalá ská práce na téma:
Za ízení pro výrobu kruhového filtru
Zásady pro vypracování:
(uve te hlavní cíle bakalá ské práce doporu ené metody pro vypracování)
1) Prove te rešerši v sou asnosti používaných typ filtr a principy jejich výroby.
2) Navrhn te vhodný zp sob výroby kruhového filtru vyráb ného z netkané textilie.
3) Pro zvolený typ kruhového filtru navrhn te strojní za ízení pro kompletaci jeho el v etn pneumatického schématu.
4) Konstruk zpracujte zvolenou variantu za ízení
3
4
Prohlášení
Byl(a) jsem seznámen(a) s tím, že na mou bakalá skou práci se pln vztahuje zákon . 121/2000 Sb. o právu autorském, zejména § 60 – školní dílo.
Beru na v domí, že Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do mých autorských práv užitím mé bakalá ské práce pro vnit ní pot ebu TUL.
Užiji-li bakalá skou práci nebo poskytnu-li licenci k jejímu využití, jsem si v dom povinnosti informovat o této skute nosti TUL; v tomto p ípad má TUL právo ode mne požadovat úhradu náklad , které vynaložila na vytvo ení díla, až do jejich skute né výše.
Bakalá skou práci jsem vypracoval(a) samostatn s použitím uvedené literatury a na základ konzultací s vedoucím diplomové práce a konzultantem.
Datum 12.09.2013
Podpis
5
Declaration
I have been notified of the fact that Copyright Act No. 121/2000 Coll. applies to my thesis in full, in particular Section 60, School Work.
I am fully aware that the Technical University of Liberec is not interfering in my copyright by using my thesis for the internal purposes of TUL.
If I use my thesis or grant a licence for its use, I am aware of the fact that I must inform TUL of this fact; in this case TUL has the right to seek that I pay the expenses invested in the creation of my thesis to the full amount.
I compiled the thesis on my own with the use of the acknowledged sources and on the basis of consultation with the head of the thesis and a consultant.
Date 12.09.2013
Signature
6
Pod kování
Touto cestou bych rád pod koval vedoucímu práce panu docentu Bílkovi za velmi cenné rady a ipomínky, které m pomohly k úsp šnému dokon ení této práce.
V neposlední ad chci pod kovat své rodin a svým p átel m, kte í m po celou dobu podporovali a pomáhali.
7
Abstrakt
Tato práce je zam ena na navržení a zkonstruování strojního za ízení pro výrobu kruhového filtru, jehož filtra ní vložka je vyrobena z netkané textilie. P i návrhu strojního za ízení m žeme zohlednit i lidský len, který je v sou astné dob tém p i každé výrob filtr .
Filtra ní vložka z netkané textilie je velmi k ehké konstrukce, tudíž se bude muset dbát na opatrnost i manipulaci, anebo zde použít díl, který zajistí ochranu filtra ní vložky, aby nedošlo k jejímu poškození i nevratné deformaci.
ležitým faktorem p i výrob kruhového filtru je zajišt ní pr toku vzduchu pouze skrz filtra ní vložku a nikoliv okolo filtra ní vložky, kde by nebylo možné zachytit veškeré ne istoty.
Záv rem práce bude souhrn vlastností stroje a možné body p i optimalizaci i zkoušky funk nosti stroje.
Klí ová slova:
- filtr
- netkaná textilie - stroj
- elo
- automatizace
Abstract
This work is focused on design and construction of device for the production of circular filter of which its filter insert is made of nonwoven fabric. During machine tool design we can take into account also a human factor that is in the present time almost at every filter production.
The filter insert of nonwoven fabric is very fragile structured, therefore caution handling should be considered or a different part should be used here which will ensure the filter element protection to prevent any damage or irreversible deformation.
Very important factor during circular filter production is to ensure air flow only through the filter insert and not around it where it would be impossible to catch all dirt.
At final part of this work will be a summary of tool characteristics, possible points in the optimization and also machine functionality tests.
Key words:
- filter
- nonwoven fabric - device
- cover - automation
8
Seznam použitých symbol
€ euro
m3/h pr tok vzduchu za jednotku asu G,F,H,U ída filtru podle SND 779,1822 EU ída filtru podle EUROVENT 4/5,4/4 g/m3 jednotka hustoty
CZK eská koruna
UV ultrafialové sv tlo (ultraviolet)
9
Obsah
Úvod………..……….11
1 Filtrace………..………..11
1.1 D lení filtrace dle prost edí………..………11
1.2 D lení filtrace dle mechanism ………..…………..11
2 Filtry………11
2.1 Základní druhy vzduchových filtr ………...11
2.1.1 Propustné bavln né………11
2.1.2 Papírové……….11
2.1.3 Propustné p nové………...12
2.1.4 Kazetové filtry………...12
2.1.5 Kapsové filtry………13
2.1.6 HEPA filtry………14
2.1.7 Kompaktní filtry………14
2.1.8 Kabinové filtry………...15
2.2 D lení filtr dle konstrukce………..16
2.2.1 Ploché filtry………16
2.2.2 Skládané filtry………16
2.2.3 Kapsové filtry………17
2.2.4 Patronové filtry………..17
2.2.5 Hadicové filtry………...18
2.3 Rozd lení a použití vzduchových filtr podle velikosti ne istot………..18
2.3.1 T ídy filtr a jejich použití……….19
2.3.2 Osobní ochranné pom cky………....20
3 Rozd lení strojních za ízení………..22
3.1 Jednopásový typ stroje………..23
3.2 Dvoupásový typ stroje………..23
3.3 Karuselový typ stroje………24
4 Konstruk ní zpracování karuselového typu stroje……….25
4.1 Celkový pohled na stroj………25
4.9 Celkový pohled na stroj s rámovou konstrukcí………34
5 Záv r………...35
6 Seznam p íloh……….36
7 Seznam použité literatury a zdroj ………..37
10
Úvod
Cílem práce je navrhnout a zkonstruovat stroj pro výrobu kruhového filtru s netkanou textilií. V dnešní dob je kladen vysoký d raz na istotu ovzduší, která se rapidn horší s vzr stající civilizací. Tento problém se týká p evážn velkých m st a pr myslových oblastí. Požadavky na istotu ovzduší se liší v závislosti typ objekt a ú el použití. V nemoci i v laborato i bude na istotu vzduchu kladen v tší
raz, než nap íklad v klimatiza ních jednotkách v kancelá ích.
i výrob filtr musíme dbát hlavn o istotu a vhodné usklad ování filtra ních vložek, p esnou a spolehlivou výrobu a nesdílná sou ást je také as a cena, která hraje v konkuren ním boji vysokou roli.
S t mito faktory vstupujeme do vývoje našeho strojního za ízení jako se zakázkovým projektem, nikoliv jako pouze s bakalá skou prací.
Pokud chceme udržet cenu stroje co nejníže, je pot eba pe liv zvolit z jakých konstruk ních prvk budeme stroj navrhovat a posléze vyráb t. Je z ejmé, že k cen stroje p ispívá v tší podíl
nakupovaných díl a normovaných profil , než zakázková a kusová výroba.
Také vhodná volba základního materiál m že být klí ová z hlediska údržby a životnosti stroje.
V tomto p ípad je naším základním prvek hliník, který má výbornou chemickou stálost a rozší ené portfolio normovaných profil .
Jedinou naší specifikací, p i vyvíjení strojního za ízení je tvar el filtr a tvar filtra ní vložky z netkané textilie. Kruhový filtr má po obvod žebra, která mají za úkol chránit filtra ní vložku p ed poni ením, i p ímým kontaktem cizích t les p i manipulaci. P i vývoji stroje, bylo použito m chové chapadlo k manipulaci filtra ní vložky, zde byl výskyt možného problému nevratné deformace filtra ní vložky, proto zde zavádíme plastový kryt okolo netkané textilie, který zajistí jak bezpe jší manipulaci, tak i bezpe jší skladování filtra ní vložky.
11
1 Filtrace
- je metoda d lení pevné látky od kapaliny i plynu na porézní p epážce - filtru.
Suspenze filtrem protéká, zatímco pevné ástice filtr zachytí.
1.1 D lení filtrace dle prost edí
- kapalinová – išt ní pitné vody, išt ní odpadních vod, automobilové filtry (olejové filtry, filtry pohonných hmot)
- vzduchová – respirátory, systémy ventilace vzduchu (klimatizace), filtry do vysava , automobilové filtry (kabinové, motorové, výfukové filtry).
1.2 D lení filtrace dle mechanism
- povrchová filtrace - ástice se zachycují na povrchu filtru, kde vytvá ejí vrstvu zvanou filtra ní kolá .
- hloubková filtrace - ástice procházejí porézním prost edím filtru a zachycují se v n m. Tlouš ka filtru bývá mnohem v tší než u povrchové filtrace. [1]
2 Filtry
2.1 Základní druhy vzduchových filtr (p evážn pro automobilový pr mysl) [2]
2.1.1 Propustné bavln né
Vysoce propustné filtry speciální konstrukce s bavln nou látkou napušt né olejem, který zadržuje áste ky ne istot. Tyto áste ky ulpívají na vn jší stran filtru a stávají se sou ástí filtra ního média.
Tyto filtry mají své servisní intervaly, po kterých se následn musí istit a op t impregnovat.
2.1.2 Papírové
Papírové vzduchové filtry se skládají z navoskovaného papíru s malými dírkami, které
odstra ují drobné ástice prachu a ne istot ze vzduchu, Tyto otvory se zanášejí velice rychle a pr tok vzduchu i filtra ní schopnost se rychle snižují.
Co se tý e doby servisního intervalu, záleží na istot nasávaného vzduchu.
Tyto filtry se musí vždy nahradit novým, nelze je istit.
12 2.1.3 Propustné p nové
Tyto vzduchové filtry pracují na podobném principu jako papírové s tím, že obsahují v tší otvory a tlouš ka filtra ního materiálu je v tší. Používají konzerva ního média k zachycení
áste ek ne istot a jejich konstrukce vyžaduje ast jší údržbu než propustné filtry. Nedosahují zdaleka kvalit filtr propustného tymu, ale jsou zna lepší než papírové. Není nutno je m nit, sta í je vyprat v benzínu nebo jarové vod a jemn je napustit olejem. Nebo je dnes plno
ípravk , které jsou na to ur eny. Tyto filtry se p edevším používají na motocykly typu enduro a cross.
2.1.4 Kazetové filtry
Kazetové filtry se používají hlavn jako hrubá filtrace anebo jako p edfiltry zejména filtr kapsových. Existuje n kolik typ kazetových filtr .
Obr. . 1: Ukázka kazetového filtru. [2]
- Kazetové filtry ploché - Kazetové filtry jsou vyráb ny z n kolika typ filtra ního materiálu, který je osazen ve stabilním kartónovém nebo plastovém rámu. Ob strany filtra ního materiálu jsou kryty d rovaným plechem, kartónovou nebo plastovou m ížkou. Filtra ní médium je v tšinou impregnováno speciálním prost edkem pro vázání prachu.
- Kazetové filtry ploché (tukové) - Tukové filtry jsou celokovové separátory sloužící p evážn k zachytávání tuk nap . v digesto ích nebo pro zachytávání olejových aerosol . Tukový filtr je vyroben z hliníkového rámu a jako filtra ní medium je hliníkový separátor. Tukový filtr je
istitelný, pro vy išt ní posta í umýt celý filtr v detergentu.
- Kazetové filtry Z-Line - Kazetový filtr Z-Line se skládá s platového nebo pozinkovaného rámu. Do kterého je vložený syntetický filtra ní materiál na drát né kovové síti nebo je filtra ní materiál samonosný.
13
Obr. . 2: Ukázka kazetového filtru Z-Line. [2]
- Kazetové filtry s Minipleatem - Kazetový filtr s Minipleatem svou konstrukcí vypadá jako HEPA filtr, jen spadá do nižších t íd filtrace. Na výrobu rámu se používá plast, pozinkovaný plech nebo hliník. Jako filtra ní materiál se používá skládaný papír ze skelných mikrovláken nebo také polypropylén. Oba druhy materiálu jsou zafixovány tepelným lepidlem. Tyto filtry mají velkou efektivní filtra ní plochu díky emuž zvládnou i velké pr toky vzduchu.
2.1.5 Kapsové filtry
Kapsové filtry jsou vyráb ny z netkaných syntetických materiál , které jsou šité do tvar kapes.
Tyto šité kapsy jsou upevn né v rámech z polypropylénu, pozinkovaného plechu nebo d eva.
Kapsové filtry se používají pro zachycení a zadržení v tšiny hrubých prachových ástic.
Obvykle se využívají jako primární filtry ve vícestup ových systémech filtrace, kde prodlužují životnost sekundárních filtr . Mezi prost edí, kde se kapsové filtry používají, jsou plynové turbíny, kompresory, lakýrnická za ízení, elektrárny, výtopny, farmaceutický a potraviná ský pr mysl. Dále také prostory elektronického zpracování dat, telekomunika ní, optická a elektronická za ízení. Také topná, v trací a klimatická za ízení v laborato ích, knihovnách, muzeích.
Obr. . 3: Ukázka kapsového filtru. [2]
14 2.1.6 HEPA filtry
HEPA filtr je typ filtru vzduchu. HEPA je zkratkou z prvních písmen slov „high efficiency particulate air filter“ (vysoce ú inný filtr vzduchových ástic). Tento typ vzduchového filtru je schopen ze vzduchu s minimáln 99,97% ú inností odstranit ástice o velikosti 300 nanometr ástice této velikosti jsou pro HEPA filtry nejobtížn ji filtrovatelné). V tší a menší ástice jsou filtrovány s ješt vyšší ú inností.
Obr. . 4: Ukázka HEPA filtru. [2]
2.1.7 Kompaktní filtry
Kompaktní filtry jsou ur eny pro vysoké pr toky vzduchu (5000 m3/h) a mají pom rn
dlouhou životnost. Používají se i jako poslední filtra ní stupe , ale osv ily se i jako p edfiltry HEPA filtr . Kompaktní filtry jsou tvo eny plastovým rámem, který je pevn spojen s
plastovými kapsami. Do kapes jsou osazeny pakety Minipleat ze skelných vláken nebo polypropylénu. Kompaktní filtry se použijí v prost edí se zvýšenou vlhkostí vzduchu, protože jsou odolné v i korozi. Rovn ž se dají osadit místo filtr kapsových hlavn tam, kde je pot eba zvýšit pr toky vzduchu.
Obr. . 5: Ukázka kompaktního filtru. [2]
15 2.1.8 Kabinové filtry
Vzduch v pr myslových aglomeracích je velmi zne išt n prachem, pyly a jinými ásticemi a zdraví škodlivými plyny. Stále více lidí trpí alergiemi a jsou tak vnímav jší k problematice klimatizace a kabinových filtr . ešení spo ívá, že vozidla jsou již ve výrobním závod vybavovány kabinovými filtry. Více než 70% vozidel je již sériov vybavováno kabinovými filtry. Tato tendence stoupá. Kabinové filtry našli cestu do mechanizace a automobil teprve nedávno, tento filtr je asto p ehlížen.
Kabinový vzduchový filtr je typicky skládaný papírový filtr, který je obst íknut gumovým rámem, který udržuje jeho tvar. Filtr je umíst n ve vn jším p ívodu vzduchu do vozidla pro cestující. N které z t chto filtr jsou pravoúhlé a mají podobný tvaru jako vzduchové filtry ke spalovacímu motoru. Jiné jsou jedine tvarované, aby se vešly do motorového prostoru.
Obr. . 6: Ukázka kabinového filtru. [2]
Kabinové filtry zachycují ze vzduchu pyly a jiné nežádoucí ástice jako škodlivé plyny tém na 100 % a zajiš ují tak v interiéru vozu lepší klima. To má zna ný význam zejména pro alergiky, astmatiky a d ti. Ucpané nebo zanesené kabinové filtry v kabin m žou výrazn snížit proud vzduchu z kabiny otvory, stejn jako zavést alergeny do proudu vzduchu v kabin .
- Kabinové filtry s aktivním uhlím - Kabinový vzduchový filtry s aktivním uhlím je identický jako standardní kabinový filtr, s tím rozdílem, že je filtra ní materiál navíc obohacený o aktivní uhlí.
Tyto typy filtr zlepšují kvalitu filtrovaného vzduchu a odstra ují pachy.
16 2.2 D lení filtr dle konstrukce
2.2.1 Ploché filtry
Nejjednodušší typ filtru z hlediska požadavk na konstrukci a jeho instalaci. Z hlediska mechanismu filtrace m žeme plochý filtr d lit na hloubkový a povrchový. Ukázka a schéma filtru je na obr. . 4. Použití: hrubé filtry, p edfiltry, vysava ové filtry. [5]
Obr. . 7: Ukázka a schéma plochého filtru. [1]
2.2.2 Skládané filtry
Jedná se o plochý filtr poskládaný do tvaru harmoniky a zpevn ný rámem. Z hlediska konstrukce je nutná dostate ná tuhost skládaného materiálu. Výhodou skládaného filtru je n kolikanásobné zvýšení filtra ní plochy a z toho plynoucí vliv na tlakový spád, efektivitu a životnost filtru. P íklad použití: vysoce ú inné filtry, HEPA filtry, kabinové filtry do automobil . [5]
Obr. . 8: Ukázka a schéma skládaného filtru. [1]
17 2.2.3 Kapsové filtry
Jsou filtry ploché skládané, jejich tlouš ka zhruba odpovídá ostatním rozm m.
Výhodou je použití materiál , ze kterých nelze vytvo it skládané filtry, nevýhodou velké rozm ry. P íkladem aplikace je filtr do klimatiza ní jednotky. [5]
Obr. . 9: Ukázka a schéma kapsového filtru. [1]
2.2.4 Patronové filtry
Patronové (sví kové) filtry tvo í vlákenný filtr plochý nebo skládaný obto ený kolem perforované dutinky. Výhodou jsou jeho rozm ry, využívá se p edevším v pr myslu a to pro suchou i mokrou filtraci. [5]
Obr. . 10: Ukázka a schéma patronového filtru. [1]
18 2.2.5 Hadicové filtry
Fungují na podobném principu jako patronové, ale jejich délka m že být i n kolik metr . Tém vždy jsou išt ny zp tným protlakem, umíst ny vedle sebe ve v tším po tu a slouží k filtraci v tšího množství zachytávaných ástic. ástice uvoln né p i zp tném protlaku padají do prostoru pod filtry a jsou vysypávány. [5]
Obr. . 11: Ukázka a schéma hadicového filtru. [1]
2.3 Rozd lení a použití vzduchových filtr podle velikosti ne istot
Vzduchové filtry ve v tracích a klimatiza ních za ízeních slouží k odstran ní ne istot, které se ve vzduchu vyskytují. T ída filtru se volí podle míry zne išt ní vzduchu (množství a druh ne istot v dané oblasti) a také požadavku na istotu vzduchu v daném prostoru.
Nejvíce zne išt ný vzduch je ve velkých m stech a v pr myslových oblastech. Požadavky na istotu prostoru se liší v závislosti na požadavcích, které jsou kladeny na prostory ur ené pro ur ité innosti nebo ur ité typy objekt (objekty pro bydlení, školy, nemocnice, laborato e apod.). Druhým úkolem filtr je zajistit ochranu samotného v tracího i klimatiza ního za ízení p ed zne išt ním.
Vzduchové filtry m žeme rozd lit do 2 základních skupin. Jedná se o filtry pro b žné použití (t ídy G a F, zkouší a t ídí se dle p evzaté evropské normy SN EN 779) a vysoce ú inné filtry (t ídy H a U, zkouší a t ídí se podle p evzaté normy SN EN 1822). Výsledky m ení ú innosti filtr podle uvedených norem mají jen omezené praktické využití. Slouží hlavn výrobc m ke vzájemnému porovnávání filtr a filtra ních materiál .
19 2.3.1 T ídy filtr a jejich použití:
Tab . 1: Tabulka t ídy filtr a jejich použití. [8] ída filtru
Podle SN EN 779, 1822
Použití ída filtru
podle EUROVENT 4/5, 4/4 Všeobecn íklady použití
Hrubý G 1 - inné pro vláknitý prach - pom rn ú inné pro
ástice v tší než 10 m - p edfiltry pro vyšší koncentraci prachu
- první supe filtrace u vícestup ových za ízení - filtry pro klimatizaci a v trání v textilních provozech
- jednoduché okenní a podokenní klimatizátory - ochrana vým ník , zvlh ova a ventila ních systém
- systémy v trání v t žkých provozech
EU 1 G 2
EU 2
G 3 - inné proti pylu a zví enému prachu
- ochrana vým ník , zvlh ova a ventila ních systém
- vytáp cí a v trací systémy pr myslových podnik - filtrace v dopravních prost edcích
- p edfiltry pro klimatiza ní za ízení
EU 3 G 4
EU 4
Jemný (doporu uje se použití
edfiltr G 1 – G 4)
F 5 - málo ú inné proti sazím, olejové mlze, tabákovému kou i a kou i
z technologických proces - áste ú inné proti výtrus m a bakteriím
- trací a klimatiza ní systémy pro školy, shromaž ovací místnosti, restaurace, sportovní haly, kancelá ské budovy
- v pr myslu pro v trání provoz s vyššími nároky na istotu (chemický, papírenský, výroba synt.
hmot, mén náro né výroby p esné mechaniky a optiky)
EU 5 F 6
EU 6
F 7 - inné proti bakteriím, výtrus m
- áste ú inné proti sazím, olejové mlze, tabákovému kou i, kou i z technologických provoz
- trací a klimatiza ní za ízení pro laborato e, nemocni ní pokoje, kancelá ské budovy, divadla, kuchyn , obchody s potravinami
- pr mysl pro telefonní úst edny, výrobu potravin, dílny p esné mechaniky a optiky, rozhlasová a televizní studia
EU 7
F 8 - velmi ú inné proti sazím, olejové mlze, tabákovému kou i, kou i
z technologických proces , bakteriím
- opera ní sály, výzkumné zkušebny a laborato e - provozy chemické a farmaceutické výroby - pomocné prostory steriliza ních pracoviš a opera ních sál
- 2. stupe filtrace pro vysoce ú innou filtraci
EU 8 F 9
EU 9
20 HEPA filtry
(High Efficiency Particulate Air Filter)
H 10 - dob e ú inné proti všem druh m prach a aerosol
- metrologické laborato e pro kalibraci - laborato e pro optiku, elektroniku a biologii - opera ní sály
- dodávka vzduchu pro jaderné elektrárny
(EU 9)
H 11 - velmi ú inné pro všechny druhy prach a aerosol ,
etn vir
- shodné s H 10, ale vhodné pro náro jší
aplikace EU 10
H 12 - vysoce ú inné pro
všechny druhy prach a aerosol , v etn vir
- základní filtr pro všechny isté prostory t ídy 100 – 100 000 (dle FED-STD-209e) a s tím související aplikace v r zných oblastech pr myslu,
zdravotnictví a výroby lék
- odsávací systémy pracující s nebezpe nými aerosoly (jaderná energetika, zdravotnictví, biologické prostory)
H 13
EU 11 EU 12
H 14 - vysoce ú inné pro všechny druhy prach a aerosol , v etn vir
- filtrace istých prostor * t íd 10 a lepších - dodávka vzduchu pro biotechnologie
EU 13 ULPA filtry
(Ultra Low Penetrating Air Filter)
U 15
EU 14
U 16
U 17
isté prostory jsou klasifikovány do t íd podle po tu a velikosti ástic povolených na objem vzduchu.
Vysoce ú inné filtry se používají jako druhý nebo t etí stupe filtrace, je nutné p ed adit filtry t íd G a F.
2.3.2 Osobní ochranné pom cky
- Rouška 1085 MANLY
Jednorázová tvarovaná hygienická rouška bez ventilku proti kontaminaci výrobk (nositelem roušky). Pozor! Nejedná se o filtra ní polomasku (respirátor)! Je to "net ídová rouška" a nespl uje požadavky norem na ochranu proti ásticím, vodním a kapalným aerosol m!
Rouška slouží p esn opa než respirátor, protože respirátor chrání svého nositele p ed vdechnutím ástic, aerosol atd., ale rouška chrání okolí nap . p ed možnou kapénkovou nákazou od jejího nositele
21
Obr. . 12: Rouška. [4]
- Skládací filtra ní polomaska SEGRE CN FFP3 V EN149:2001 s výdechovým ventilkem Ur ená pro opakované použití ®, prošla zanášecím testem na nejjemn jší dolomitový prach (D). Top kvalita, komfortní, nejnižší možný odpor ve své t íd . Filtra ní polomaska proti
ásticím t ídy P3 má vysokou ú innost a 10x menší dýchací odpor než p ipouští norma EN 149:2001. Používá se i k ochran proti vir m a bakteriím.
Obr. . 13: Skládací filtra ní polomaska. [4]
- Kombinovaný filtr PRO2000
Ur ený k ochran p ed organickými plyny a parami, kyselými plyny a parami, rtutí a jejím slou eninám, ozónu, pevným, tekutým, toxickým a radioaktivním ásticím, mikroorganism m (viry, bakterie a výtrusy) a enzym m. Maximální doba použití je 50 hodin.
Obr. . 14: Kombinovaný filtr PRO2000 i s maskou. [4]
22
3 Rozd lení strojních za ízení
Jedinou naší specifikací, p i vyvíjení strojního za ízení je tvar el filtr a tvar filtra ní vložky z netkané textilie. Kruhový filtr má po obvod žebra, která mají za úkol chránit filtra ní vložku p ed poni ením, i p ímým kontaktem cizích t les p i manipulaci.
Z d vodu manipulace za vnit ní pr r filtra ní vložky, byla dovnit vložena plastová výztuha, která bude bránit poni ení a roztáhnutí filtra ní vložky.
Výztuha bude vlepena dovnit do filtra ní vložky anebo p išita.
i skládání filtru je pot eba dbát na p ichycení filtra ní vložky mezi ob ela tak, aby mezi t mito vrstvy nedošlo k pr niku filtrovaného vzduchu, tj. aby veškeré ástice procházeli skrz netkanou textilii.
Obrázek – kruhový filtr
Obr. . 15: elo filtru I.
Obr. . 16: Filtra ní vložka s vnit ní výztuhou. Obr. . 18: Kruhový filtr.
Obr. . 17: elo filtru II.
23
i návrhu strojních rozd lení jsme na za átku použili dopravníkový typ stroje a teplem vytvrzovací tmel (jednosložkový i dvousložkový), který by se nanášel mezi ela filtru a filtra ní vložku.
Další možnost byla použití vytvrzovacího laku pod UV sv tlem, který zajiš uje úplné zate ení do všech drážek a rychlejší vytvrzovací proces než tmel.
3.1 Jednopásový typ stroje
Stroj pro malosérie, kde chceme ušet it na komponentech stroje (zvyšuje se výrobní as) -používáme pouze jedny kleštiny a s nimi spjatý pohon a posuv pro ob dv ela
-dopravník by musel jezdit tam i zp t p i každém zapékání tmelu v elech
-p i poloautomatickém stroji, obsluha bude stát za tryskou a po napln ní druhého ela a prvního zape eného ela, druhé elo ru nasadit a následn jej poslat do pece.
Obr. . 19: Jednopásový typ stroje.
3.2 Dvoupásový typ stroje
Stroj pro v tší série, kde je možnost zajistit neustálý chod stroje (p i stálém dopl ování zásobník ) zde je pot eba více dopravník , kleštin, motor a pojezd .
Obr. . 20: Dvoupásový typ stroje.
24 3.3 Karuselový typ stroje
Stroj pro vysokou kadenci výroby a nep etržitý provoz p i dopl ování zásobník -pln automatizovaný jednoú elový stroj pro výrobu filtr
-obsluha pouze zajistí dopl ování zásobníku el filtr , filtra ních vložek a UV laku -vysoká kadence stroje p i použití UV laku
-zajišt ná istota p i manipulaci s komponenty (výhoda pro výrobu filtr do sterilních prost edí) -Festo komponenty (vzduchotechnika)
Obr. . 21: Karuselový typ stroje.
Pro konstruk ní ešení stroje volíme typ – karuselový s vytvrzovacím lakem pod UV sv tlem.
Tento typ má n kolik výhod, které byly zmín ny výše a z hlediska konstrukce vyjde tento typ stroje jako nejspolehliv jší a nejflexibiln jší pro všechny typy výrobních sérií.
Díky karuselovému typu stroje je možnost kontroly každé stanice separátn , je zde zaru ena vysoká tuhost stroje i p i rychlejších pojezdech a malá zástavba.
Rám stroje se skládá z normovaných ALUTEC profil 45x45, které bude zajiš ovat lehkou montáž stroje a p ípadnou údržbu i p emis ování za dobré tuhosti rámu.
Vnit ní struktura stroje se skládá p evážn z normovaných díl a nakupovaných díl , to nám zajistí vždy menší cenu, než kdybychom si díly nechaly vyráb t na zakázku prost ednictví nástrojáren.
Srdce se stroje se je navržen pomocí vzduchotechnických díl od firmy Festo, která je profesionálem práv v tomto oboru.
Hlavní prvky stroje jsou t i na sob nezávislé zásobníky, pro ob ela filtr a pro filtra ní vložku, jejichž chod zajiš uje odd lova s elistmi.
Veškeré odebírání filtru je zajišt no pomocí kyvných modul , na kterých jsou p ipevn ny elisti pro uchopení el filtr .
Dále je zde oto ný mechanismus pro nalévání UV laku.
25
Veškerý pohyb el filtr z jedné stanice do druhé je zde ešeno pomocí karuselu, který je p ipevn n ke krokovému motoru, který zajiš uje precizní chod stroje.
4 Konstruk ní zpracování karuselového typu stroje
4.1 Celkový pohled na stroj
- o íslované stanice budou detailn popsány v následujících krocích, n které stanice mají stejné íslo z d vodu stejného úkonu a stejných typ díl , karusel se neustále vertikáln zvedá a klesá na každé stanici a poté se otá í k dalším stanicím.
Stanice: 1: Zásobník pro ela filtr a uchopovací a podávací za ízení, který dodává ela na karuselu.
2: Oto ný mechanismus s automatickým p ístrojem pro nanášení UV vytvrditelného laku.
3: Zásobník pro filtra ní vložky a uchopovací a podávací za ízení, který dodává filtra ní vložky na karuselu.
4: Pec s UV sv tlem pro vytvrzování laku.
5: Kyvný mechanismus s uchopovacím za ízením pro p enos ástí filtru z jednoho karuselu na druhý.
6: Kyvný mechanismus s uchopovacím za ízením pro odebírání finálního výrobku.
Obr. . 22:Konstruk ní zpracování karuselového typu stroje.
26 Zásobník el filtr a za ízení pro jeho podávání
Tato ást stroje se zabývá zásobováním ela filtru do ob hu stroje.
elo filtru se vloží do zásobníku (informace, jakou stranou elo vkládat, m že být popsáno v manuálu stroje). Poté co se zásobník naplní, m že odd lova nechat propadávat ela až na místo, kde si jej
eberou elisti, které po uchycení ela sjedou dol , pomocí saní, do bezpe né zóny od zásobníku a pokra ují sm rem ke karuselu o úhel, který se dá snadno nastavit pomocí idel na kyvném
mechanismu.
V této jednotce je zásobník vyroben z hliníkových profil , které se dají koupit dle daných rozm .
Pozice 1: Odd lova pracující v cyklech - horní rameno vysunuté, spodní vysunuté
horní rameno zasunuté, spodní vysunuté
horní rameno vysunuté, spodní vysunuté
horní rameno vysunuté, spodní zasunuté
Pozice 2: Díky ramen m odd lova e, ela filtr padají voln dol k elistem.
Pozice 3: San se pohybují nahoru a dol pro p íjezd a odjezd s elem filtru.
Pozice 4: elisti kyvného mechanismu svírají elo na stranách, kde je drážka pro lepší úchop ela.
Obr. . 23: Zásobník el filtr a za ízení pro jeho podávání.
27
Za ízení pro uchopení el filtr a následné vložení na karusel
Po oto ení elistí spolu s víkem se dostanou do místa nad první základnu na karuselu.
V tomto okamžiku celý karusel vyjíždí sm rem nahoru, pomocí saní, které jsou p id lány ke krokovému motoru a v nejvyšší pozici elisti uvol ují elo, které zapadne do základny.
Karusel sjíždí dol aby se elisti op t mohly vrátit k zásobníku a pokra uje dál na další pozici o úhel navolený na krokovém motoru.
Motor a san jsou op t od firmy Festo, zbytek karusel bude zhotoven z hliníku.
Pozice 1: Oto ení celého kyvného modulu o p íslušný úhel nad rameno karuselu.
Pozice 2: Karusel nejd íve díky saním vyjede nahoru.
Pozice 3: elisti se rozev ou a elo filtru bude umíst no na podklad ramena karuselu.
Pozice 2: Karusel sjede do p vodní polohy dol .
Obr. . 24: Za ízení pro uchopení el filtr a následné vložení na karusel.
28 Oto ný mechanismus pro nalévání UV laku
Tato pozice je ur ena pro vlévání UV laku do ela filtru. V návrhu ela byla zohledn na drážka, do které zapadne filtra ní vložka. Tato drážka musí být po celém svém obvodu zapln na lakem tak, aby nedošlo k podfouknutí filtrovaného vzduchu pod textilií.
Pohyb o 360° nám zajištuje modul, na kterém je p ipevn na pipeta, která sm uje doprost ed drážky ela pro filtra ní vložku. Od pipety vede p ívodní hadi ka pro UV lak, která vede skrze osu modulu a dále až k za ízení pro dávkování UV laku a jeho zásobníku od firmy Nordson, které budou mít své místo uvnit stroje.
Mezi jednotlivými úkony op t p ijíždí a odjíždí karusel ve vertikálním sm ru a následn se otá í k další pozici.
Pozice 1: Karusel vyjede nahoru a p iblíží se k pipet kyvného mechanismu.
Pozice 2: Kyvný mechanismus se otá í o 360° kruhovým vratným pohybem aby se nep ekroutila ipojená hadi ka, která je p ipevn na k pipet a druhý konec je p ipevn n ke stroji, který je znázorn n na obrázku . 25.
Obr. . 25: Oto ný mechanismus pro nalévání UV laku.
29
Obr. . 26: Za ízení EFD pro automatické dávkování UV laku pomocí pipety od firmy Nordson. [9]
UV lak (Typ AR / UR) > UV40-250 - 1.06 g / cm 3
HumiSeal ® UV40-250 je jednosložkový, UV vytvrditelností, má vynikající chemickou odolnost, tvrdost nanesené vrstvy, pružnost a odolnost proti vlhkosti. [7]
Oto ný mechanismus pro nalévání UV laku
Další pozice je komplexn ešena pro vyjímání netkané textilie ze zásobníku a vkládána na p ipravené elo s naneseným UV lakem.
Zásobník je op t tvo en z normovaného ALU profilu, odkud stejným zp sobem padá filtra ní vložka na odd lova e, které zachycují a posouvají filtra ní vložku do spodní ásti na dosah m chového chapadla. M chové chapadlo je p id láno na kyvném modulu a saních, které zaru ují pohyb od zásobníku sm rem ke karuselové základn s elem filtru. M chové chapadlo funguje na principu stla ení pístu, který rozev e m ch, jehož pr r se zv tší, a zachytí filtra ní vložku za vnit ní pr r.
Zde by mohla nastat komplikace poškození jemné filtra ní vložky m chovým chapadlem, proto implementujeme dovnit filtra ní vložky plastovou výztuhu. Poté je filtra ní vložka vložena do drážky v ele filtru a následuje odjetí karuselu na další pozici.
30
Pozice 1: Odd lova pracující v cyklech - horní rameno vysunuté, spodní vysunuté
horní rameno zasunuté, spodní vysunuté
horní rameno vysunuté, spodní vysunuté
horní rameno vysunuté, spodní zasunuté
Pozice 2: Díky ramen m odd lova e, filtra ní vložky padají voln dol k m chovému chapadlu.
Pozice 3: San se pohybují doprava a do leva pro p íjezd a odjezd s filtra ní vložkou od zásobníku.
Pozice 4: Válec m chového chapadla svírá filtra ní vložku (viz obr. . 27) na vnit ním pr ru, kde je výztuha.
Pozice 5: Oto ný mechanismus se pooto í o 90° sm rem ke karuselu a k p ipravenému elu filtru.
Pozice 6: Karusel p ijede nahoru a filtra ní vložka je vložena do drážky ela filtru, kde je p ipravený lak, m chové chapadlo se stáhne do p vodní polohy (viz obr. . 27) a karusel op t sjede dol do základní polohy.
Obr. . 27: Zásobník filtra ní vložky a za ízení pro jeho podávání.
Obr. . 28: M chové chapadlo od firmy Festo s dv ma základními polohami. [6]
31 UV pec pro vytvrzování UV laku
Zde pouze karusel p ijede s p íslušným filtrem a pomocí saní p ijedu do pece s UV lampami.
Z datasheetu UV laku se m žeme dozv t, jaký typ UV sv tla bude nejvhodn jší pro náš p ípad.
Firma HumiSeal, která je distributorem námi zvoleného UV laku se nabídla, že nám poskytne svojí laborato pro sérii zkoušek vytvrzování UV laku pod r znými sv telnými zá i.
Obr. . 29 a 30: UV pece pro vytvrzování UV laku.
32
Kyvný mechanismus s elistmi pro p esun výrobku z prvního karuselu na druhý karusel
Zde p ichází kriti jší fáze p i p esouvání jednoho ela z prvního karuselu, na elo druhé, které leží na druhém karuselu.
V tomto okamžiku je elo na druhém karuselu již zalito UV lakem a eká na horní kryt s filtra ní vložkou s prvním elem.
Jelikož p i zachycení prvního ela nedáváme elo na druhý karusel ve stejné výšce, musí být druhý karusel postaven níže, aby zapadnutí el bylo správné. Zde m že p ijít zásadní problém ve správném zapadnutí žeber obou el do drážek. Pro tento úkon, je pot eba zvolit správný tvar a úkos žeber, pro leh í navád ní do on ch drážek.
Po správném zapadnutí obou el oba karusely pokra ují k dalším pozicím.
Správné zapadnutí el m žeme monitorovat nap íklad idlem, které zjiš uje zda-li filtr nep esáhl maximální výšku nap íklad p i špatném navedení žeber do drážek.
Pozice 1: elisti se sev ou, aby mohly uchopit elo filtru.
Pozice 2: Kyvný mechanismus p esune filtr na druhý karusel a zasadí jej do p ipraveného druhého ela filtru.
Pozice 3: elisti se op t rozev ou, aby uvolnily elo filtru, které pevn sedí na druhém ele.
Obr. . 31: Kyvný mechanismus s elistmi pro p esun výrobku z prvního karuselu na druhý karusel.
33
Kyvný mechanismus s elistmi pro odebírání finálního výrobku
Poslední pozice je pouze jednoduché odebrání finálního výrobku pomocí kleštin op t p ipevn ných na kyvném mechanismu a na saních.
Díky oto nému mechanismu, jehož úhel nato ení se dá nastavit až do 270° a posuvných saní je možnost p izp sobení dodávání finálního výrobku nap íklad do krabic i na dopravníkový pás, dle rozmanitých požadavk zákazníka.
Pozice 1: Karusel p ijede, pomocí saní, nahoru k elistem kyvného mechanismu.
Pozice 2: elisti uchopí filtr, karusel op t sjede dol a kyvný mechanismus oto í filtr o daný úhel (bude navoleno dle zákazníka i balení).
Pozice 3: Kyvný mechanismus se m že pohybovat horizontáln pro v tší flexibilitu podávání finálního produktu, nakonec se elisti op t rozev ou a uvolní filtr.
Obr. . 32: Kyvný mechanismus s elistmi pro odebírání finálního výrobku.
34 Ovládací panel
Ovládání celého stroje bude ízeno na ovládacím panelu, který bude p ipevn n k rámu.
Tento ovládací panel disponuje STOP tla ítkem pro nouzové zastavení stroje, dále sv telnými
ukazateli chodu stroje, p epína i pro vypnutí a zapnutí stroje a hlavní ízení stroje bude ovládáno p es dotykový display.
Obr. . 33: Ovládací panel
4.2 Celkový pohled na stroj s rámovou konstrukcí
Obr. . 34: Celkový pohled na stroj s rámovou konstrukcí.
35
5 Záv r
Cílem této práce bylo navrhnout a zkonstruovat typ strojního za ízení pro výrobu filtru z netkané textilie, p emž m la být dodržena jak spolehlivost filtra ní funkce, tj. ástice musejí procházet pouze skrz filtra ní vložku, tak i spolehlivost celého výrobního procesu a zajistit optimální podmínky nap íklad p i velkosérii.
Celé za ízení bude vyrobeno z hliníkových díl , které zajiš ují dostate nou tuhost stroje, životnost komponent a chemickou stálost. Rám bude zakryt pr hledným plexisklem, které umožní vizuální kontrolu proces a zárove bude zajiš ovat ochranu komponent a výrobku p ed zne išt ním.
ístup do stroje budou zajiš ovat servisní dví ka, které budou mít elektromagnetickou ochranu p i otevírání stroje za chodu.
Dobrou ergonomii stroje zajiš uje ovládací panel ve výšce 900mm, hlavní prvky stroje ve výšce 550- 600mm a zásobníky ve výšce 1580mm od základny stroje.
Díky tomu bude ovládání a servis stroje pohodlný pro všechny uživatele.
Navržené strojní za ízení disponuje elektro-vzduchovou technikou od firmy Festo, která zaru uje nadstandardní kvalitu veškerých proces a vysokou kadenci výroby.
Jednotky pro úpravu stla eného vzduchu a elektroinstalace se nacházejí v elektrosk íni, která je ipevn na na zadní stran stroje.
Výsledné hodnoty strojního za ízení:
- výrobní as jednoho kruhového filtru ( 40s ), tento as byl stanoven pouze odhadem a závisí na nastavení stroje, kde m žeme nastavit rychlost jednotlivých úsek
- cena díl Festo ( 87 300 CZK netto ), suma na základ cenové nabídka od firmy Festo
- cena kovových vyráb ných díl ( cca 20 000 – 30 000 CZK), v tomto p ípad to je pouze hrubý odhad z našich zkušeností p i spolupráci s nástrojárnami
- cena za ízení pro UV technologii (cca 50 000 CZK), suma na základ cenové nabídky od firmy Nordson EFD
Záv rem této práce a veškerých proces tohoto strojního za ízení by m lo být odzkoušení a ov ení vytvrzování laku pod UV sv tlem tak, aby byla filtra ní vložka po celém obvodu vzduchot sn spojená s ely filtr .
36
6 Seznam p íloh
P1 Výkres sestavení – B060/0.2 P2 Výrobní výkres – B060/0-1.4 P3 Výrobní výkres – B060/0.-2.4 P4 Výrobní výkres – B060/0.-3.4 P5 Výrobní výkres – B060/0.-4.4 P6 Výrobní výkres – B060/0.-5.4 P7 Pneumatické schéma – B060/P.3
P8 Technical datasheet HumiSeal UV40-250 P9 Safety datasheet HumiSeal UV40-250
P10 ešení dávkování kapaliny (UV laku) – Nordson EFD P11 Datasheet - Nordson-EFD-Performus-V-VIII
P12 Zásobníky pro kapalinu – Nordson EFD P13 Cenová nabídka díl – Nordson EFD P14 Cenová nabídka díl – Festo
37
7 Seznam použité literatury a zdroj
[1] Hr za J.: Textilie pro pr myslové aplikace [p ednáška]. Liberec: TUL. [cit. 2013-03-10].
[2] C-FILTER [online]. [cit. 2013-01-10]. Dostupné z WWW: < http://www.filtry-filtr.cz/filtry- podle-typu-filtrace>.
[3] Filtry Mann+Hummel(CZ) – Jan Elišák [online]. [cit. 2013-03-10]. Dostupné z WWW: <http://www.filtry.elisak.cz/>.
[4]Pracovní od vy Praha [online]. [cit. 2013-05-20]. Dostupné z WWW:
<http://www.oopp.cz/ochrana-dychacich-organu>
[5] VZDUCHOVÁ FILTRACE – KABINOVÉ FILTRY - DIPLOMOVÉ PRÁCE - Bc. Simona Hornychová diplomová práce]. [cit. 2013-1-10].
[6] FESTO [online]. [cit. 2012-11-20].
Dostupné z WWW: <http:// http://www.festo.com/cat/cs_cz/products__92342>
[7]HumiSeal [online]. [cit. 2012-11-25]. Dostupné z WWW: < http://www.humiseal.com/products/uv- curable-type-ar-ur/uv40-250/>.
[8] Dýchám zdrav – V trání s rekuperací tepla [online]. [cit. 2013-06-25]. Dostupné z WWW:
http://www.dycham-zdrave.cz/dycham-zdrave/rezdeleni-a-pouziti-vzduchovych-filtru/.
[9]Nordson HumiSeal [online]. [cit. 2012-11-30] Dostupné z WWW: < http://www.nordson.com/en- us/divisions/efd/products/fluid-dispensers/air-powered-dispensers/Pages/performus-series-
dispensers.aspx>.
